题目
1 -2 3k-|||-设 A= -1 2k -3 问k为何值,可使-|||-k -2 3-|||-(1) R(A)=1 ; (2) (A)=2; (3) (A)=3.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查矩阵秩的判定方法,涉及行列式的计算、子式存在性判断以及矩阵行(列)向量的线性相关性分析。
解题核心思路:
- 秩与行列式的关系:对于3阶方阵,若行列式非零,则秩为3;若行列式为零,则需进一步分析是否存在非零的二阶子式。
- 秩的降级判定:当行列式为零时,若存在非零的二阶子式,则秩为2;若所有二阶子式均为零,则秩为1。
破题关键点:
- 计算行列式:通过展开行列式确定$k$的临界值。
- 子式验证:对$k=-2$和$k=1$分别验证是否存在非零的二阶子式,或所有二阶子式是否为零。
1. 计算行列式$|A|$
矩阵$A$的行列式为:
$|A| = \begin{vmatrix} 1 & -2 & 3k \\ -1 & 2k & -3 \\ k & -2 & 3 \end{vmatrix}$
展开计算得:
$|A| = -6(k-1)^2(k+2)$
2. 分析不同$k$值对应的秩
(1) $R(A)=3$
当$|A| \neq 0$时,$R(A)=3$,即:
$k \neq 1 \quad \text{且} \quad k \neq -2$
(2) $R(A)=2$
当$|A|=0$且存在非零二阶子式时,$R(A)=2$。取$k=-2$:
- 左上角二阶子式:
$\begin{vmatrix} 1 & -2 \\ -1 & -4 \end{vmatrix} = 1 \cdot (-4) - (-2) \cdot (-1) = -6 \neq 0$
因此$R(A)=2$。
(3) $R(A)=1$
当$|A|=0$且所有二阶子式均为零时,$R(A)=1$。取$k=1$:
- 矩阵$A$变为:
$A = \begin{bmatrix} 1 & -2 & 3 \\ -1 & 2 & -3 \\ 1 & -2 & 3 \end{bmatrix}$
所有行均为第一行的倍数,故所有二阶子式为零,$R(A)=1$。